第十六章 电磁铁与自动控制 综合检测

第十六章综合检测(满分100分,限时45分钟)一、选择题(每小题4分,共28分)1.(2023北京海淀五十七中期中)关于磁体、磁场和磁感线,以下说法中正确的是()A.铜、铁和铝都能够被磁体所磁化B.磁感线是磁场中真实存在的曲线C.小磁针静止时指南北方向是因为受到地磁场的作用D.小磁针在磁场中静止时,S极所指的方向就是该点磁场的方向2.(2023北京海淀期末)我国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角:“以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。”如图甲所示,这个发现比西方早400多年。进一步研究表明,地球周围地磁场的分布示意如图乙所示。关于地磁场,下列说法正确的是()A.地磁场的S极在地理南极附近B.地磁场的N、S极与地理南、北极完全重合C.北京地区的地磁场方向由北向南D.描述地球周围磁场的磁感线,从地理南极附近出发经地球外部回到地理北极附近3.(2022湖南永州中考)在螺线管附近放一小磁针,静止时小磁针位置如图所示。闭合开关S时,小磁针发生旋转,关于通电螺线管的N极及小磁针旋转方向描述正确的是()A.通电螺线管的左侧是N极,小磁针顺时针旋转B.通电螺线管的左侧是N极,小磁针逆时针旋转C.通电螺线管的右侧是N极,小磁针顺时针旋转D.通电螺线管的右侧是N极,小磁针逆时针旋转4.如图所示,是小明模拟电磁起重机工作的实验装置。将漆包线绕在铁钉上制成电磁铁并接入电路。现要改变电磁铁的磁场方向,下列方法可行的是()A.只将电池的正负极对调 B.只将滑动变阻器的两接线柱对调C.只将开关的两接线柱对调 D.抽出铁钉5.(2022北京西城一模)如图所示,在电磁铁的正上方用弹簧挂着一根条形磁铁,闭合开关S,待条形磁铁静止后,在将滑片P从a端向b端移动的过程中,会出现的现象是()A.电流表示数变大,灯L变亮,弹簧的长度变长B.电流表示数变大,灯L变亮,弹簧的长度变短C.电流表示数变小,灯L变暗,弹簧的长度变长D.电流表示数变小,灯L变暗,弹簧的长度变短6.(2022广西南宁青秀模拟)电梯均有额定运载人数标准,当人员超载时电梯内报警装置会发出声音提示,此时乘客应主动减员,退出电梯,电梯的工作原理如图所示,R1为保护电阻,R2为压敏电阻,其阻值随压力的增大而减小,下列说法正确的是()A.甲为控制电路,乙为工作电路 B.电梯正常运行时,K与A接触C.电梯超载时,电磁铁磁性减小 D.电梯超载时,响铃的同时电动机也工作7.(2022广东揭阳模拟)如图所示为一款“智能照明灯”的电路,灯L天暗时自动发光,天亮时自动熄灭,控制电路中,电源电压恒定,R1为定值电阻,R2为光敏电阻,其阻值随光强度而变化,以下说法错误的是()A.R2的阻值随光照强度的增大而减小B.当光照强度增大时,电压表示数减小C.当光照强度减小时,电磁铁的磁性减小D.若将R1换成阻值稍大的电阻,可缩短灯L的发光时间二、填空题(每空2分,共24分)8.(2023广东中山期末)如果我们在野外迷路了,指南针可以帮助我们辨别方向。如图是小滨用硬纸板和大头针制作底座,把两根缝衣针磁化后,穿过按扣的两个孔,放在底座的针尖上,制成的一个指南针。指南针能指南北是因为受到的作用。若静止时针头指向地理位置的南方,则针头是简易指南针的极。此实验中缝衣针所用的材料是(选填“铝”“铁”或“铜”)。

9.如图所示,一个边缘带负电的橡胶圆盘处在竖直平面内,可以绕过其圆心的水平轴高速旋转。橡胶圆盘不动时,在其轴线上左侧的小磁针处于静止状态;当圆盘逆时针(从左向右看)高速旋转时,小磁针N极将向(选填“左”或“右”)偏转。

10.(2022广东佛山禅城二模)朝安路某拆除工地上,一机车举着大铁砣在废墟上捡拾废钢筋,如图所示。根据所学知识判断,“大铁砣”应是一块,时在废墟上吸住废钢筋,然后举至运输车车厢上方,时放下废钢筋。

11.(2022广东揭阳榕城一模)如图所示,闭合开关S,水平桌面上的条形磁铁被电磁铁排斥且始终保持静止。条形磁铁的左端为极;当滑片P向右移动时,条形磁铁受到的摩擦力(选填“变大”“变小”或“不变”),方向(选填“水平向左”或“水平向右”)。

12.(2022四川达州中考)如图所示,开关S闭合,根据通电螺线管周围的磁感线分布判断直流电源的左端为(选填“正极”或“负极”);弹簧测力计吊着铜块在通电螺线管的上方从右端水平匀速运动到左端的过程中,弹簧测力计示数(选填“先变小后变大”“一直不变”或“先变大后变小”)。

三、作图题(4分)13.(2022陕西陇县二模)用笔画线代替导线将图中实物电路连接起来,要求闭合开关后通电螺线管的左端为N极,滑片向左移动时通电螺线管的磁性减弱。四、实验探究题(14题18分,15题10分,共28分)14.(2021云南昆明中考)为了探究磁场,小华做了如下实验。(1)探究磁体周围的磁场:①在玻璃板上均匀撒上一层铁屑,再将玻璃板放在条形磁体上方,然后玻璃板,观察铁屑的分布情况。铁屑在磁场中被成一个个小磁针,从而在磁场中有序地排列起来,如图甲所示;

②再在玻璃板上放一些小磁针,小磁针静止时的情况如图乙所示,黑色一端表示磁体的N极,某点小磁针极所指的方向就是该点的方向;

③人们仿照铁屑在磁场中排列的情况和小磁针N极的指向画出一些带箭头的曲线来形象、直观地描述磁场,物理学中把这样的曲线叫做。

(2)探究通电螺线管周围的磁场:①把小磁针放在螺线管四周不同的位置,通电后发现小磁针的指向如图丙所示,说明通电螺线管周围的磁场跟磁体周围的磁场相似,图中(选填“左”或“右”)端是螺线管的N极;

②对调电源的正负极重复上述实验,小磁针的指向与之前相反,说明通电螺线管的极性跟有关,断开开关后,小磁针静止时极指向南方。

15.(2022浙江湖州中考)学习了“电生磁”的知识后,小柯在家里进行实验探究。实验器材主要有:全新干电池若干节、铁钉3枚、大头针若干、长导线1根。实验过程：①用细线把3枚铁钉捆绑在一起,再用长导线缠绕铁钉6圈,连接在1节全新干电池两端(如图所示),制成简易的电磁铁。用电磁铁尖端去靠近大头针,观察吸引大头针的数目(通电时间不超过10秒钟,下同)。②将电磁铁连接在2节串联的全新干电池两端,重复实验。③将电磁铁连接在3节串联的全新干电池两端,重复实验。④增加电磁铁的线圈匝数至9匝,连接在1节全新干电池两端,重复实验。⑤增加电磁铁的线圈匝数至12匝,连接在1节全新干电池两端,重复实验。(1)1节全新干电池的电压是伏。

(2)小柯的实验想要探究的问题是。

(3)本实验用电磁铁吸引大头针的数目来比较电磁铁的磁性强弱,此科学方法属于(选填“类比法”或“转换法”)。

(4)请帮助小柯设计用于记录实验数据的表格。五、综合应用题(16分)16.(2022广东佛山禅城华英学校三模)车辆超载是造成公路桥梁损坏的重要原因,因此限制车辆超载有着重要意义。某物理兴趣小组设计了一个“汽车超载记录器”原理图,如图甲。图中使用了一个水平杠杆OAB,O为支点,OA∶AB=1∶9。R为压敏电阻,其所受压力与电阻的关系如图乙所示。已知变阻器R1的规格为“50Ω2A”,电磁继电器线圈电阻忽略不计,当通过线圈的电流达到0.1A时,电磁继电器的衔铁被吸下。(g取10N/kg)甲 乙(1)检测时,杠杆A点受到压力与压杆对压敏电阻受到压力之比为。

(2)将图甲连接完整。要求:未超载,绿灯亮;超载,红灯亮,拍照,记录违法行为;红灯与照相机需独立工作。(3)在某路段限重20t。当车辆刚好达20t时,压敏电阻阻值为Ω,计算可知此时控制电路电压U的取值范围是。

(4)若给控制电路提供了恒为5V的电压,其他条件不变的情况下,则该汽车超载记录器能设置的最低限载是t。

(5)某些主干道抗压能力较好,允许通行质量更大车辆,需适当调高限载,下列措施可行的是。(多选)

A.适当增大R1阻值 B.减小电磁铁线圈匝数C.适当减小控制电路电源电压D.B点左移

答案全解全析1.C铜、铝不能被磁化,A错误;为了描述看不见但又客观存在的磁场,人们利用建立模型的方法引入了磁感线,B错误;指南针在地磁场的作用下指南北,C正确;小磁针在磁场中静止时,N极所指的方向就是该点磁场的方向,D错误。2.D地磁场的S极在地理北极附近,地磁场的N极在地理南极附近,A、B错误;地球外部磁感线都是由地磁的北极指向地磁的南极,即地球周围的磁感线是从地理南极附近出发经地球外部回到地理北极附近,C错误,D正确。3.D闭合开关后,电流由螺线管的左侧流入,右侧流出,根据安培定则,用右手握住螺线管,四指指向电流的方向,则大拇指指向右端,即通电螺线管的右端为N极,左端为S极,根据异名磁极相互吸引可知,小磁针逆时针旋转,D正确。4.A电磁铁的磁场的方向与电流的方向有关,现要改变电磁铁的磁场方向,只将电池的正负极对调,电流方向改变,磁场方向改变,故A正确,B、C、D错误。5.B电流由电磁铁上方流入,则由右手螺旋定则可知,螺线管上端为S极。将滑片P从a端向b端滑动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻减小,电路中的总电阻减小,电路中电流变大,即电流表的示数变大,小灯泡亮度增强,电磁铁的磁性增强,因同名磁极相互排斥,则条形磁铁受到的向上的力增强,弹簧的长度变短。综上可知,选项B正确。6.B甲电路中有电动机、电铃,为工作电路;乙电路中有电磁铁,为控制电路,A错误;正常情况下(未超载时),衔铁被弹簧拉起,K与静触点A接触,电动机工作,B正确;超载时,随着压力的增大,压敏电阻的阻值逐渐减小,控制电路中的电流逐渐增大,电磁铁的磁性逐渐增强,C错误;超载时,电磁铁磁性增强,吸引衔铁,会断开电动机所在的电路,电动机不工作,电铃所在的电路接通,电铃工作,D错误。7.D由灯L在天亮时自动熄灭可知,天亮时光照强度增大,控制电路中电流增大,衔铁被吸合,灯L所在电路断开,此时光敏电阻R2的阻值应减小,即R2的阻值随光照强度的增大而减小,根据串联电路分压的规律可知,R2两端的电压减小,即电压表示数减小,A、B正确;当光照强度减小时,R2的阻值变大,电路中的电流变小,则电磁铁的磁性减小,C正确;由于控制电路的电源电压不变,衔铁被吸合的电流不变,衔铁被吸合时控制电路的总电阻不变,若将R1换成阻值稍大的电阻,则R2的阻值需变得更小,此时光照强度增强,即在天很亮时才自动关闭,由此可见,将R1换成阻值较大的电阻,可延长灯L的发光时间,D错误。8.地磁场S铁解析指南针能指南北的原因是受到了地磁场的作用;指南针静止时,指向南的一端是磁体的南(S)极,指向北的一端是磁体的北(N)极,针尖指南,所以针尖是S极;指南针要求具有磁性,因铁可以被磁化,铝和铜不能被磁化,所以此实验中缝衣针所用的材料是铁。9.右解析圆盘边缘带负电,故圆盘中的电流方向与旋转方向相反,由右手螺旋定则可知圆盘左端为S极,右端为N极。因此小磁针N极将向右偏转。10.电磁铁通电断电解析“大铁砣”是一块电磁铁,通电时有磁性,在废墟上吸住废钢筋,然后举至运输车车厢上方,断电时无磁性,废钢筋受到重力作用而落下。11.S变大水平向右解析由安培定则可知,电磁铁左侧为N极,水平桌面上的条形磁铁被电磁铁排斥,则条形磁铁的右端为N极,左端为S极;因同名磁极相互排斥,条形磁铁所受排斥力水平向左;因条形磁铁处于平衡状态,即条形磁铁在水平方向上所受摩擦力与排斥力是一对平衡力,大小相等、方向相反,摩擦力的方向水平向右;当滑片向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,通过电磁铁的电流增大,则电磁铁的磁性增强,条形磁铁所受到的排斥力增大;因条形磁铁仍处于平衡状态,所以条形磁铁所受摩擦力也增大。12.负极一直不变解析根据安培定则,伸出右手,使右手大拇指指向通电螺线管的N极(左端),则四指弯曲所指的方向为电流的方向,即电流是从螺线管的右端流入,左端流出,所以电源的左端为负极,右端为正极;铜不是磁性材料,不能与通电螺线管周围的磁场发生力的作用,弹簧测力计吊着铜块在通电螺线管的上方从右端水平匀速运动到左端的过程中,弹簧测力计示数一直不变。13.如解析图所示解析闭合开关后,向左移动滑动变阻器的滑片,通电螺线管的磁性减弱,说明螺线管和开关、滑动变阻器串联接入电路中,电路中电流减小,则滑动变阻器接入电路的电阻变大,可知滑动变阻器的右下部分电阻接入电路中,由此可确定应将变阻器的右下接线柱连入电路中;闭合开关后通电螺线管的左端为N极,根据安培定则可知,螺线管中电流的方向是从螺线管右端流入,左端流出。14.(1)①轻敲磁化②N磁场③磁感线(2)①条形右②电流方向S解析(1)①轻敲玻璃板的目的是减小摩擦力对铁屑的影响;铁屑原来没有磁性,但在磁场的作用下能够获得磁性,说明铁屑被磁化;②在玻璃板上放一些小磁针,小磁针静止时N极所指的方向就是该点的磁场方向;③人们用一些带箭头的曲线来形象地描述磁场,这样的曲线叫做磁感线。(2)①由题图丙可看出,通电螺线管外部的磁场与条形磁体周围的磁场相似;根据安培定则可知,通电螺线管的右端是N极;②对调电源的正负极重复上述实验,电流的方向发生了变化,小磁针的指向与之前相反,说明通电螺线管的极性跟电流方向有关;断开开关后,小磁针在地磁场的作用下,静止时S极指向南方。(1)1.5(2)电磁铁磁性的强弱与电磁铁两端的电压和线圈的匝数之间的关系(3)转换法(4)如表所示实验次数12345线圈匝数/圈6912电压U/V1.53.04.51.51.5吸引大头针的数目解析(1)1节全新干电池的电压为1.5V;(2)小柯在实验中改变了电磁铁两端的电压和线圈的匝数,因此小柯的实验想要探究的问题是电磁铁磁性的强弱与电磁铁两端的电压和线圈的匝数之间的关系;(3)通过电磁铁吸引大头针的数目可以间接知道电磁铁磁性的强弱,此科学方法属于转换法;(4)小柯在实验中改变了电磁铁两端的电压和线圈的匝数,观察电磁铁吸引大头针的数目,因此需要记录电磁铁两端电压、线圈的匝数和吸引大头针的数目。16.(1)10∶1(2)如图所示(3)30Ω3~8V(4)5(5)ABC解析(1)由OA∶AB=1∶9可知,A点受到的压力和B点受到的压力的力臂之比为1∶10,根据杠杆平衡条件可知FALOA=FBLOB,则FAFB=LOBLOA=101,(2)由题意知,红灯、绿灯和照相机并联在电路中。车辆不超载时,绿灯亮,此时衔铁动触点接上端静触点;车辆超载时,红灯亮,此时衔铁动触点接下端静触点,同时电控照相机启动,照相机应接通电源。(3)已知路段限重20吨,则FA=G=mg=20×103kg×10N/kg=2×10